Badanie maszyn

Laboratorium

Ćwiczenie 20

Pomiar pompy wirowej

Michał Balicki 181539

Cel ćwiczenia:

Wyznaczenie wielkości charakteryzujących pracę pompy wirowej oraz sporządzenie jej krzywych charakterystycznych:

P = f_(qv) - charakterystyki mocy;

H = f_(qv) - charakterystyki przepływu;

η_o = f_(qv) - charakterystyki sprawności;

Wykres zbiorczy - Muszlowy.

Schemat stanowiska pomiarowego:

Stałe do obliczeń:

$$\beta = \frac{d_{k}}{D} = \frac{0,0314}{0,05} = 0,628$$

$${A_{o} = \frac{\pi{d_{k}}^{2}}{4} = \frac{\pi*0,0314}{4} = 0,00077\ m}^{2}$$

Przykładowe obliczenia dla pierwszego pomiaru przy pierwszym położeniu zaworu i obrotach 2800:

Ciśnienie absolutne ssania:

p₁ = p_ot + h_s * ρ_H2O * g − Δh_ss * (ρ_Hg−ρ_H2O) * g = 100000 + 1, 849 * 998, 8 * 9, 81 − 0, 0316 * (13560−1000) * 9, 81 = 79079 Pa

Ciśnienie absolutne tłoczenia:

p₂ = p_ot + H_m * ρ_H2O * g + p_2m = 100000 + 0, 645 * 998, 8 * 9, 81 + 1, 6 * 98066, 5 = 254420 Pa

Moc dostarczona:

P = U * I − P_o(n) = 230 * 14, 5 − 600 = 2735 W

Moc użyteczna:

P_u = ρ_H2O * g * q_v * H = 1000 * 9, 81 * 0, 006047 * 18, 92 = 1201 W

Sprawność:

$$\eta_{o} = \frac{P_{u}}{P}*100\% = \frac{1201}{2735}*100\% = 44\ \%$$

Użyteczna wysokość podnoszenia pompy:

$$H = \frac{\left( p_{2} - p_{1} \right)}{\rho_{H_{2}O}*g} + \Delta z = \frac{\left( 263234 - 79079 \right)}{1000*9,81} + 0,15 = 18,92\ m$$

Natężenie przepływu:

$$q_{v} = \frac{C}{\sqrt{1 - \beta^{4}}}*\varepsilon*A_{o}*\sqrt{\frac{2*\Delta h_{z}*\left( \rho_{\text{Hg}} - \rho_{H_{2}O} \right)*g}{\rho_{\text{Hg}}}} = \frac{0,603}{\sqrt{1 - {0,628}^{4}}}*1*0,00077*\sqrt{\frac{2*0,608*(13600 - 1000)}{13600}} = 0,00647\ \frac{m^{3}}{s}$$

Tabele pomiarowe:

dk	D	C	e	dz	Hm	hs	pot	rh2o	rHg	1 atm	b
m	m	-	-	m	m	m	Pa	kg/m^3	kg/m^3	Pa	-
0,0314	0,05	0,603	1	0,15	0,645	1,849	100000	1000	13600	98066,5	0,628

n	U	I	t	dhss	dhz	p2m	qv	p1	p2	H	dPo(n)	P	Pu	qv	n
obr/min	V	A	oC	mmHg	mmHg	at	m^3/h	Pa	Pa	m	W	W	W	m^3/s	%
2800	230	14,5	21,4	316	608	1,6	23	79079	263234	18,92	600	2735	1201	0,00647	44
2600	210	12	21,4	265	523	1,4	21,1	85383	243621	16,28	525	1995	959	0,00600	48
2400	190	10,5	21,4	237	455	1,2	19,7	88844	224007	13,93	450	1545	765	0,00560	50
2200	170	9	21,4	190	372	1	17,7	94654	204394	11,34	375	1155	563	0,00506	49
2000	150	7,5	21,4	156	303	0,85	16,2	98856	189684	9,41	325	800	422	0,00457	53
1800	140	6	21,4	127	248	0,7	14,5	102441	174974	7,54	260	580	306	0,00413	53
1600	125	5	21,4	100	193	0,6	12,8	105778	165167	6,20	210	415	222	0,00365	53
1400	110	4,5	21,4	79	161	0,5	11,5	108374	155361	4,94	170	325	161	0,00333	50
1200	90	3,5	21,4	56	109	0,4	9,7	111217	145554	3,65	135	180	98	0,00274	55
1000	80	2,5	21,4	41	76	0,3	8	113071	135747	2,46	100	100	55	0,00229	55
800	60	2	21,4	25	48	0,25	6	115049	130844	1,76	65	55	31	0,00182	57
2800	220	13	21,5	166	324	2,5	17	97620	351494	26,03	600	2260	1206	0,00472	53
2600	200	11	21,5	145	278	2,05	15,3	100216	307364	21,27	525	1675	913	0,00438	55
2400	190	10	21,5	120	233	1,7	14,1	103306	273041	17,45	450	1450	686	0,00401	47
2200	170	8	21,5	100	194	1,5	12,8	105778	253427	15,20	375	985	545	0,00366	55
2000	150	7	21,5	83	160	1,2	11,6	107879	224007	11,99	325	725	390	0,00332	54
1800	140	6	21,5	66	129	1	10,7	109981	204394	9,77	260	580	286	0,00298	49
1600	120	4,75	21,4	52	100	0,8	9,3	111711	184781	7,60	210	360	196	0,00262	54
1400	110	4	21,4	42	80	0,7	8,4	112947	174974	6,47	170	270	149	0,00235	55
1200	90	3	21,4	30	57	0,5	7,1	114431	155361	4,32	130	140	84	0,00198	60
1000	80	2,5	21,5	20	41	0,4	5,9	115667	145554	3,20	100	100	53	0,00168	53
800	60	1,75	21,5	11	25	0,3	4,7	116779	135747	2,08	65	40	27	0,00131	67

2800	220	11,5	21,5	79	151	2,8	11,5	108374	380914	27,93	600	1930	884	0,00323	46
2600	200	10	21,5	69	133	2,5	10,7	109610	351494	24,81	525	1475	737	0,00303	50
2400	180	8	21,5	56	113	2,05	9,6	111217	307364	20,14	450	990	551	0,00279	56
2200	170	7,25	21,5	49	93	1,7	9	112082	273041	16,56	375	857,5	411	0,00253	48
2000	150	6	21,5	40	77	1,5	8,2	113194	253427	14,44	325	575	326	0,00230	57
1800	140	5	21,5	38	61	1,2	7,3	113442	224007	11,42	260	440	230	0,00205	52
1600	120	4	21,5	25	47	1	6,5	115049	204394	9,26	210	270	163	0,00180	61
1400	110	3,5	21,5	19	38	0,8	5,9	115790	184781	7,18	170	215	114	0,00162	53
1200	90	2,5	21,5	13	28	0,6	4,9	116532	165167	5,11	135	90	70	0,00139	77
1000	80	2	21,5	9	19	0,45	4,2	117026	150457	3,56	100	60	40	0,00114	67
800	60	1,5	21,5	6	13	0,3	3,2	117397	135747	2,02	65	25	19	0,00095	75

Wnioski:

Charakterystyka mocy przedstawia wartość mocy przekazywanej przez silnik na wał pompy, poprzez wał na wirnik a z wału do płynu i jednocześnie pobór mocy z sieci elektrycznej. Charakterystyka sprawności określa zmianę stosunku efektywnej mocy, zużytej na zmianę parametrów pracy, do mocy pobieranej przez pompę.

Przecięcie charakterystyk sprawności dla wybranej sprawności oraz naniesienie punków przecięcia na wykres charakteryzujący przepływ tworzy charakterystykę muszlową pompy. Charakterystyka ta pokazuje w jakich punktach pompa działa ze stałą sprawnością.

Niestety nasze pomiary są obarczone błędami odczytu na manometrach co doprowadziło do dużej niedokładności w wyliczonej sprawności. Jeśli nie uwzględnimy straty biegu jałowego wykresy sprawności pompy bardziej przypominają charakterystyki przykładowe, ale bez wzięcia tej straty pod uwagę znacznie przekłamalibyśmy wyniki.